五氟乙烷的提纯方法技术

从含五氟氯乙烷（ＣＦＣ－１１５）和五氟乙烷（ＨＦＣ－１２５）混合物中萃取精馏分离提纯五氟乙烷的方法，可采用环已酮、乙腈、硝基甲烷、丙酮和环已酮的混合酮、乙酸乙酯和乙酸丁酯的混酯或含乙醇７０％和乙酸乙酯３０％的工业乙醇混酯作为萃取剂，采用这些萃取剂对提高ＣＦＣ－１１５／ＨＦＣ－１２５的相对挥发度贡献大，效果好，设备投资少，运转操作费用低。富集了ＨＦＣ－１２５的萃取液经简单蒸馏即能得到精制五氟乙烷产品。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

Method for purifying five fluorine ethane

From five chlorofluoroethane (CFC 115) and five fluoroethane (HFC - 125) method for purification of five fluorine ethane extractive distillation mixture, using cyclohexanone, acetonitrile, nitromethane, acetone and cyclohexanone mixed ketone, ethyl acetate and butyl acetate containing 70% ethanol or mixed ester ethyl acetate and 30% ethanol mixed ester as extractant, the extraction agent to improve the relative volatility of the contribution of CFC - 115 / HFC - 125, good effect, less equipment investment, low operation cost. The extraction liquid enriched with HFC 125 can be purified by simple distillation, and the product can be purified from five fluorine ethane.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及五氟乙烷的分离提纯，特别是借助萃取精馏从含五氟氯乙烷/五氟乙烷混合物中分离提纯五氟乙烷的方法。五氟乙烷在商业上简称为HFC-125或R125。它不含氯，释放到空中，不会破坏地球臭氧保护层，因而已被作为消耗地球臭氧保护层物质CFC和HCFC的替代品，而被广泛应用于致冷剂、发泡剂、推进剂、灭火剂或消毒剂的载气。但所有这些应用，都要求五氟乙烷不含其它的卤代烃杂质，其纯度必须达到99.9％以上。然而，在目前五氟乙烷的几种生产方法中，其粗产品均不能满足这个要求，粗产品除主产品五氟乙烷外，根据合成路线的不同，还程度不同的含有1，1，2-三氯三氟乙烷(CFC-113)、1，2-二氯四氟乙烷(CFC-114)、2，2-二氯-1，1，1-三氟乙烷(HCFC-123)和五氟氯乙烷(CFC-115)等副产品。幸运的是，这些副产品除CFC-115外，其它副产品都很容易借助普通分馏技术将其一一从五氟乙烷中分离除去，唯有CFC-115，由于其沸点与五氟乙烷较为接近(CFC-115的沸点为-38.7℃，HFC-125的沸点为-48.5℃)，特别是由于它们存在着共沸现象，因此，仅靠普通分馏技术无法将它们彻底分离而达到提纯五氟乙烷的目的。针对这一问题，目前的普遍解决方法是采取萃取精馏法。该法的关键是萃取剂的选择。就此，目前国内外已有多份专利文献记载，如杜邦公司申请的美国专利US5，087，329；英国ICI公司申请的世界专利WO96/07627；法国埃勒夫阿托化学公司申请的中国专利CN1112541A及日本昭和电工株式会社申请的中国专利CN1098710A等。这些专利文献所使用的萃取剂分别是US5，087，329所使用的是沸点在-39℃～50℃的C1-C4含氟、氯和(或)氯烃类；WO96/07627所使用的是溴氯-2，2，2-三氟乙烷或5个碳原子以上的全氟化合物；CN1112541A所使用的是C5-C8直链或支链烷烃或环烷烃；CN1098710A所使用的则是正戊烷或者丙酮等。已有专利所使用的萃取剂虽能程度不同的解决HFC-125与CFC-115的分离提纯问题，但普遍存在的问题是萃取分离效率不够高，势必要求增加精馏分离塔板数，增加工程设备造价和运转成本，HFC-125的收率也会受到影响。同时，上述一些萃取剂还不同程度的存在货源少，价格贵的问题。针对已有专利所使用的萃取剂所存在的一些不足，本专利技术人根据理论上的分析和广泛试验，找到了几种效果十分优异的萃取剂，这就是环己酮、乙腈、硝基甲烷和混酮、混酯或醇酯混合物，其中混酮以1∶1的丙酮与环己酮的混酮、混酯以1∶1的乙酸乙酯与乙酸丁酯的混酯为好，而醇酯混合物则以含乙醇70％、乙酸乙酯30％的所谓乙醇混酯更为合适。这些萃取剂的使用，能使HFC-125和CFC-115的相对挥发度大大提高，从而使萃取分离效率大大提高，最大限度的降低精馏塔的高度，减少工程设备造价，降低回流比，降低萃取剂用量，减少运转操作成本，减少CFC-115夹带HFC-125的损失，提高HFC-125的收率。本专利技术的目的之一还在于使用“价廉物美”之萃取剂，特别是本专利技术使用的乙腈和含乙醇70％、乙酸乙酯30％的乙醇混酯，它们均为国内有关工厂的副产品，价格低廉，很易得到。萃取精馏分离是一项成熟的工艺技术，如前面所述，其关键是萃取剂的选择。一般而言，对用于萃取精馏分离的萃取剂的要求是选择性高，溶解能力大，与被分离体系中的组份不发生反应，也不形成共沸组份，易于借普通蒸馏分离回收并循环使用，价格低廉，易于获得。而选择和判断萃取剂优劣的常用手段和标准，则是视其对提高被分离组份的相对挥发度的大小而定。就本专利技术HFC-125和CFC-115分离体系而言，萃取剂必须能使CFC-115相对于HFC-125的相对挥发度比1增加或者减少，才能达到将两者分离的目的，相对挥发度比1增加或者减少的幅度越大，分离效果越好。据此，本专利技术人结合理论分析，就各种可能的萃取剂进行了广泛的测试评价，筛选出了分离HFC-125和CFC-115的最佳萃取剂。为了便于分析对比，本专利技术人在这里参照CN1098710A同样的定义，对CFC-115/HFC-125的相对挥发度α定义如下； 按(1)式判断，当α=1时，说明气液两相的组成相同，不可能通过蒸馏进行分离；若α＞1时，则说明气相中的CFC-115的摩尔分数大于液相中CFC-115的摩尔分数，CFC-115被浓缩于气相，可通过蒸馏进行分离；而若α＜1时，则液相中CFC-115的摩尔分数大于气相中CFC-115的摩尔分数，CFC-115则被浓缩于液相，也可通过蒸馏进行分离。为测定各组份的相对挥发度，本专利技术人采用一只高200mm直径φ80mm的不锈钢圆柱形耐压钢瓶，钢瓶的上下端带有进出料控制阀，上端阀还可供取气相样，下端阀亦可供取液相样。测试时，首先将钢瓶抽真空，吸收50ml的萃取剂，再充入100g左右的HFC-125/CFC-115混合试样，混合试样含CFC-115 0.5mol％。激烈摇动钢瓶，使瓶内试样充分混合，然后使钢瓶在室温垂直静置半小时以上，使瓶内气液相达到平衡，开启底阀抽取液相样品，开启顶阀抽取气相样品，用气相色谱分析仪测定各相的组成含量。按上述相对挥发度定义公式，计算出各次试验的相对挥发度α值，并计算出各次试验的选择性值。这里的所谓选择性值是用萃取剂存在时的相对挥发度值除以萃取剂不存在时的相对挥发度所得的比值。该比值越大，萃取剂的选择性越高。为能在更大的范围内选取到最佳的萃取剂，本专利技术人以上述测试方法，对各种酸类、醇类、酯类、酮类、醚类、腈类和烷烃类(包括卤代烷和硝基甲烷)进行了广泛的测试比较，测试结果列于表1，表1中同时列出了各萃取剂的标准沸点和偶极矩值。表1<tables id="table1" num="001"><table>萃取剂标准沸点(℃)偶极矩(C·m×10-30)相对挥发度(α)选择性乙酸1185.602.182.22*乙醇78.35.601.851.88正丁醇117.75.601.671.70水乙酸乙酯77.16.272.492.53乙酸丁酯126.16.142.302.34混酯(a)2.732.79*丙酮56.18.973.083.13环己酮155.610.03.283.34混酮(b)3.913.99水乙醚34.63.741.972.00乙腈81.611.474.394.47硝基甲烷101.211.543.923.99*正己烷68.70.270.600.61*环己烷80.70.00.440.45*三氟二氯乙烷(123)28.00.940.96二氯甲烷39.83.801.121.14三氯乙烷74.05.241.191.21一氟二氯乙烷(141b)31.01.101.12乙醇混酯(c)3.083.13</table></tables>注打*者为有关专利中提及的萃取剂。(a)乙酸乙酯+乙酸丁酯=1∶1(b)丙酮+环己酮=1∶1(c)含乙醇70％，乙酸乙酯30％的工业品表1数据清楚的表明，丙酮、环己酮、硝基甲烷、乙腈、混酮和乙醇混酯的效果最佳，添加这些萃取剂后，CFC-115对HFC-125的相对挥发剂均上升到3以上，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过萃取精馏从五氟氯乙烷（ＣＦＣ－１１５）／五氟乙烷（ＨＦＣ－１２５）混合物中分离提纯五氟乙烷的方法，其特征在于使用环己酮、乙腈、硝基甲烷、混酮、混酯或醇酯混合物作为萃取剂，富集了五氟乙烷的萃取液作为塔釜液经简单蒸馏得精制五氟乙烷。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：楼芳彪，韩国庆，闵雱，
申请(专利权)人：浙江省化工研究院，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]